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1、实验实验41 用衍射光栅测光波波长用衍射光栅测光波波长【实验目的】【实验目的】1.观察光栅的衍射光谱，理解光栅衍射的基观察光栅的衍射光谱，理解光栅衍射的基本规律。本规律。2.学会测定光栅常数以及原子光谱的波长。学会测定光栅常数以及原子光谱的波长。3.进一步熟悉分光计的调节与使用。进一步熟悉分光计的调节与使用。【实验仪器】【实验仪器】分光计，全息透射光栅，平行光管，低压汞灯。分光计，全息透射光栅，平行光管，低压汞灯。【实验原理】【实验原理】如图如图411所示：所示：在图在图41-2中可以看到，衍射光谱中明条纹的中可以看到，衍射光谱中明条纹的位置应出现在振动加强点，其光程差应为波长位置应出现在振动
2、加强点，其光程差应为波长的整数倍，即：的整数倍，即：（41-1）式中，式中，称为光栅常数；称为光栅常数；为入射光的波长，为入射光的波长，为明条纹（称为谱线）的级数；为明条纹（称为谱线）的级数；是是 级明条纹的级明条纹的衍射角。衍射角。【实验内容】【实验内容】1.点燃汞灯，调整整体分光计。点燃汞灯，调整整体分光计。2.安放调节光栅，如图安放调节光栅，如图413所示：所示：3.转动望远镜，一般可以看见一级和二级光谱线，转动望远镜，一般可以看见一级和二级光谱线，注意观察叉丝的交点是否在各条谱线的中央位注意观察叉丝的交点是否在各条谱线的中央位置，如果有高低变化，可对图置，如果有高低变化，可对图41-3
3、中的螺丝中的螺丝 （不要再动）予以校正。也可以调望远镜不要再动）予以校正。也可以调望远镜和平行光管上的高低调节螺钉。和平行光管上的高低调节螺钉。4.用望远镜对准汞光谱中的明亮绿谱线（绿谱线用望远镜对准汞光谱中的明亮绿谱线（绿谱线的波长为的波长为546.07 ），分别记录左右一级两），分别记录左右一级两个角度位置。当测右侧谱线时，分光计左右的两个角度位置。当测右侧谱线时，分光计左右的两窗口读数分别为窗口读数分别为 和和 ；当测左侧谱线时，两；当测左侧谱线时，两窗口读数分别为窗口读数分别为 和和 则由分光计原理知：则由分光计原理知：为了消除偏心差，得到为了消除偏心差，得到mm 重复测量重复测量 值
4、值3次以上，把所得次以上，把所得 值的平均值值的平均值和波长和波长 的值代入公式的值代入公式（41-1）中，计算出中，计算出光栅常数。若光栅常数。若 ，求其百分误，求其百分误差。差。5.汞光谱还有蓝、黄（两条）亮谱线，分别测出汞光谱还有蓝、黄（两条）亮谱线，分别测出它们的一级衍射角，用已测得的光栅常数，求它们的一级衍射角，用已测得的光栅常数，求它们的谱线波长，按误差传递公式计算波长的它们的谱线波长，按误差传递公式计算波长的标准误差。标准误差。表表41-1 光栅常数的测量光栅常数的测量 表表41-2 根据已测定的光栅常数根据已测定的光栅常数 ，测定其他各，测定其他各条谱线波长条谱线波长 计算光波
5、波长计算光波波长 误差计算：误差计算：（）【注意事项】【注意事项】1.分光计各部分调节螺丝比较多，在不清楚这分光计各部分调节螺丝比较多，在不清楚这些螺丝的作用与用法之前，不要乱旋硬扳，以些螺丝的作用与用法之前，不要乱旋硬扳，以免损坏仪器。免损坏仪器。2.请勿用手触摸光栅表面，移动光栅时，拿其请勿用手触摸光栅表面，移动光栅时，拿其金属基座。金属基座。3.肉眼不要长时间直视汞灯，以免被紫外线灼肉眼不要长时间直视汞灯，以免被紫外线灼伤眼睛。伤眼睛。【思考题】【思考题】1.通过分光计的调节，掌握了哪几种光学通过分光计的调节，掌握了哪几种光学仪器的调节方法？仪器的调节方法？2.用光栅测光波波长，对分光计有什么要用光栅测光波波长，对分光计有什么要求？求？